寧夏紅寺堡灌區(qū)土壤鹽漬化成因與防治對策

劉國應(yīng) 等

摘要： 作者從紅寺堡灌區(qū)水鹽循環(huán)角度，分析影響土壤鹽漬化因素，闡述土壤次生鹽漬化的主因、外因及初始條件。依據(jù)水鹽均衡計(jì)算成果和地下水水質(zhì)、埋深分區(qū)圖等，確定土壤鹽漬化的可能區(qū)域，提出減滲促排的鹽漬化防止對策及主要措施。

Abstract： Author analyses the factors that affect soil salination by the point of view about water and salinity cycle of Hongsipu irrigated area. It expounds the mostly factor and exogenous factor and initialization of soil salination. It ascertains the area that soil salination will befallen in future， and advances many reasonable proposals to prevent and cure soil salination according as the achievements in water and salinity balance or the isoline map of groundwater depth and dissolved solid.

關(guān)鍵詞： 紅寺堡；鹽漬化；成因；防治；對策：MOFLOW

Key words： Hongsipu；salination；cause；prevent and cure；measures；MOFLOW

中圖分類號：S15 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）03-0316-02

0 引言

寧夏紅寺堡灌區(qū)計(jì)劃開發(fā)凈土地面積50萬畝，安置貧困山區(qū)移民40萬人，是一項(xiàng)深得民心的德政工程。隨著灌區(qū)開發(fā)建設(shè)土壤次生鹽漬化愈來愈突出，寧夏扶貧揚(yáng)黃管理局委托寧夏農(nóng)業(yè)勘查設(shè)計(jì)院、寧夏水文水資源勘測局開展紅寺堡灌區(qū)土壤鹽漬化調(diào)查、成因分析、防治對策等工作。本文在收集整理前人資料基礎(chǔ)上，分析灌區(qū)土壤鹽漬化成因，有針對性地提出防治對策與措施。

1 灌區(qū)概況

紅寺堡灌區(qū)位于寧夏回族自治區(qū)中部的大羅山山麓，西起中寧縣恩和鄉(xiāng)韃子溝，東至同心縣韋州鄉(xiāng)苦水河?xùn)|，北到靈武市臭馬子井，南到同心縣新莊集鄉(xiāng)張家臺(tái)。多年平均降水量為200mm，多年平均水面蒸發(fā)量1350mm。地勢東南高，西北低，最高海拔1550m，一般1200～1450m，中部的紅寺堡鎮(zhèn)1340m。

紅寺堡灌區(qū)開發(fā)于1998年，截至2011年年底已累計(jì)開發(fā)約48萬畝，其中紅二干累計(jì)開發(fā)1.5萬畝，紅三干累計(jì)開發(fā)18.3萬畝，紅四干累計(jì)開發(fā)2.9萬畝，紅五干累計(jì)開發(fā)4.7萬畝，新圈2.3萬畝，新莊集17.6萬畝，海子塘0.7萬畝。有效灌溉面積約46萬畝。

2 鹽漬化現(xiàn)狀

紅寺堡灌區(qū)1999年部分地段有鹽漬化跡象，但不明顯，到2002年土壤鹽漬化日趨突出，總面積3885畝，2003年6641畝，2005年8713.5畝，2008年6月調(diào)查土壤鹽漬化面積已達(dá)27338畝，其中在紅三干控灌區(qū)分布有26913畝，在新圈支干渠灌域分布有425畝。見表1。

3 水鹽均衡分析

3.1 計(jì)算單元?jiǎng)澐?將灌區(qū)按水系和水文地質(zhì)條件劃分為麻黃溝、紅柳溝、苦水河、韋州片四個(gè)計(jì)算單元。麻黃溝片在海原村以西，主要包括雙井子、紅崖、中寧村。紅柳溝片在海原村以東，海子塘泵站以西，主要包括新莊集、紅寺堡村。苦水河片在海子塘泵站以東，主要包括沙泉村、柳泉村、豹子灘村、水套村。韋州片位于羅山東麓，紅寺堡四泵站以東，地下水埋深大，徑流條件好，滲漏補(bǔ)給能夠通過溝道排泄到區(qū)外，不會(huì)產(chǎn)生土壤鹽漬化。根據(jù)水文地質(zhì)特征，發(fā)生鹽漬化重點(diǎn)區(qū)域是紅柳溝片及苦水河兩側(cè)低洼地帶。

3.2 建立地下水?dāng)?shù)值模型 本次以紅柳溝片為研究區(qū)域，利用Visual MODFLOW建立地下水模型分析其地下水均衡及鹽均衡。

在Visual Modflow中，將試驗(yàn)區(qū)地層概化分為二層，上層為粉沙-亞粘土，厚度2～4m，滲透系數(shù)0.3～0.8m/d，給水度0.04～0.1；中層為粘砂土，厚度20～35m，滲透系數(shù)0.1～0.5m/d，給水度0.03～0.06，為含水層，其下部為隔水邊界，代表第三系紅色砂質(zhì)泥巖。

研究區(qū)域?qū)?2000m，長8000m，剖分為80行、120列，共計(jì)19200個(gè)網(wǎng)格，網(wǎng)格地面高程采用SRTM-DEM數(shù)據(jù)。經(jīng)軟件處理后導(dǎo)入模型中，降水、蒸發(fā)采用當(dāng)?shù)貧庀笳举Y料，田間灌溉入滲時(shí)間、補(bǔ)給量采用灌溉試驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)。田間入滲補(bǔ)給系數(shù)、降水入滲補(bǔ)給系數(shù)參照《寧夏回族自治區(qū)淺層地下水資源》中的評價(jià)結(jié)果。整理灌區(qū)渠道水位流量、溝道水位流量、地下水水位、水質(zhì)、土壤含鹽量等監(jiān)測資料，依據(jù)水文地質(zhì)試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)結(jié)合選取參數(shù)。

模型運(yùn)行后得到不同時(shí)間地下水水流運(yùn)動(dòng)方向、地下水水位、埋深等在模擬區(qū)間分布，應(yīng)用2008年5月～2009年11月度的觀測試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對模型進(jìn)行調(diào)試。經(jīng)過對個(gè)別參數(shù)的調(diào)整，使得模擬輸出的地下水與觀測地下水位變化趨勢及幅度基本一致，完成模型驗(yàn)證。

依據(jù)模型分析，紅寺堡試驗(yàn)區(qū)地下水流向、埋深展示如圖1。

3.3 可能鹽漬化區(qū)域 據(jù)模擬結(jié)果紅柳溝片2004年以前處于積鹽狀態(tài)，自2005年以后總排鹽量大于總引鹽量，排引比1.06～1.21，平均1.13，基本處于弱脫鹽狀態(tài)。但由于灌區(qū)水循環(huán)特點(diǎn)，新莊集一帶處于紅柳溝的中上游，地下水以徑流方式排泄，蒸發(fā)微弱，處于脫鹽狀態(tài)，不會(huì)引起土壤鹽漬化。在紅柳溝兩側(cè)紅寺堡村一帶地下水水位上升，埋深小于3m，排泄以潛水蒸發(fā)為主，處于積鹽狀態(tài)，是潛在的土壤鹽漬化區(qū)域。

4 鹽漬化成因分析

紅寺堡灌區(qū)土壤鹽漬化形成與當(dāng)?shù)厮}循環(huán)密切相關(guān)。第四系更新統(tǒng)沖洪積松散層，層厚相對較薄，一般為20～50m。下伏第三系紅巖是第四系孔隙潛水的隔水底板。第四系潛水主要接受當(dāng)?shù)卮髿饨邓蛠碜源罅_山、煙筒山的洪水入滲補(bǔ)給及灌溉入滲補(bǔ)給，自羅山山麓向北徑流，在北部紅柳溝、甜水河、苦水河兩側(cè)匯集，由于排水不暢，潛水埋深變淺，大部分消耗于潛水蒸發(fā)，鹽分隨著水在土壤中富集，是造成土壤鹽漬化的主要原因。

寧夏農(nóng)業(yè)勘查設(shè)計(jì)院于2000年11月完成的紅寺堡灌區(qū)土壤鹽化面積調(diào)查成果表明，在渠道控制的108.2萬畝范圍內(nèi)，鹽化土壤39161畝，占3.6%。而鹽化土壤分布地方僅有31.6%發(fā)生了土壤次生鹽漬化，二者關(guān)系不明顯，故它是土壤次生鹽漬化的初始條件。次生鹽漬化取決于土壤水鹽循環(huán)，鹽分富集產(chǎn)生次生鹽漬化，鹽分消散，即使初始條件是鹽土，也不產(chǎn)生次生鹽漬化。

人類灌溉加速了當(dāng)?shù)厮}循環(huán)，是引起土壤鹽漬化的外因。隨著灌溉面積逐年增大，灌水量逐年增加，且普遍采用大水漫灌的灌水方式，在灌溉作用下，使灌區(qū)地下水位迅速上升，強(qiáng)烈的潛水蒸發(fā)使地下水中的鹽分迅速在表層土壤中富集，使非鹽化土壤也產(chǎn)生了次生鹽漬化。

灌區(qū)開發(fā)初期設(shè)計(jì)有灌無排，是土壤鹽漬化日益嚴(yán)重的設(shè)計(jì)因素。

5 防治對策與措施

依據(jù)灌區(qū)鹽漬化成因分析，其土壤鹽漬化防治的總體思路是減滲促排，改善北部低洼地帶水鹽循環(huán)，從積鹽向消鹽轉(zhuǎn)變。減滲的主要措施一是渠道砌護(hù)，二是節(jié)水灌溉。目的是通過渠道砌護(hù)、節(jié)水灌溉盡量減少渠系及田間滲漏入滲水量和鹽分，減少了向下游低洼處匯集的水鹽，減輕下游排水排鹽的壓力。

由于低洼處多是一些半封閉微盆地，排水困難，潛水蒸發(fā)加劇，鹽分匯集，因此開挖排水明溝，改善排水條件是非常必要的。通過開挖排水溝加大地下水側(cè)排入溝水量，鹽分也隨水進(jìn)入排水溝，改善當(dāng)?shù)厮}循環(huán)條件，是鹽漬化防治主要措施。因此在低洼地帶的防治土壤鹽漬化的主要對策是促排，促排的主要措施是開挖排水明溝，輔助措施有暗管排水等。

通過水鹽循環(huán)分析，灌區(qū)發(fā)生土壤鹽漬化區(qū)域主要在紅寺堡村至水套的麻黃溝、紅柳溝、甜水河兩側(cè)的低洼地帶，在灌區(qū)北部自西至東呈條帶狀分布，見圖2。在以上地區(qū)開挖排水明溝是防治土壤鹽漬化的根本舉措。2002年由扶貧揚(yáng)黃管理局投資，在沙泉鄉(xiāng)永泉村（紅三干32-1支的7斗、8斗）修建了一條長2.3公里的排水溝，這條溝道既是本灌區(qū)的首條排水工程，也是當(dāng)時(shí)唯一的排水工程。工程建成后，該村居民點(diǎn)的水位平均下降1.2米，對緩解土壤鹽漬化有一定的作用。2006年紅寺堡水務(wù)局在河水村開挖了一條2km多長的排水溝，將部分明水排入了紅柳溝，據(jù)2007年調(diào)查，開溝后墻基堿蝕情況也有所好轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)氐叵滤幻黠@下降，土壤鹽漬化狀況顯著改善。

6 結(jié)論

6.1 灌區(qū)發(fā)生土壤鹽漬化區(qū)域是主要在紅寺堡村至水套的麻黃溝、紅柳溝、甜水河兩側(cè)的低洼地帶，在灌區(qū)北部自西至東呈條帶狀分布。

6.2 當(dāng)?shù)厮}循環(huán)條件是造成土壤鹽漬化的主要原因；人類灌溉加速了當(dāng)?shù)厮}循環(huán)，是引起土壤鹽漬化的外因；鹽化土壤分布是土壤次生鹽漬化的初始條件。

6.3 依據(jù)灌區(qū)鹽漬化成因分析，其土壤鹽漬化防治的總體思路是減滲促排，改善北部低洼地帶水鹽循環(huán)，從積鹽向消鹽轉(zhuǎn)變。減滲的主要措施一是渠道砌護(hù)，二是節(jié)水灌溉。促排主要措施是開挖排水明溝。

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